Chimica generale - la termodinamica

Termodinamica

La scienza che studia il calore, il lavoro e le trasformazioni dell’uno nell’altro.

Termodinamica chimica

La Legge della Conservazione dell’Energia: le varie forme di energia (chimica, elettrica, magnetica, meccanica, calore) si possono trasformare una nell’altra, ma l’energia totale dell’universo rimane costante.

Julius Robert von Mayer (1814-1878)

Energia potenziale

• Energia potenziale chimica
• Energia elettrostatica
• Energia gravitazionale

Energia: capacità di un sistema di compiere lavoro o di trasferire calore.

• Energia cinetica
• Energia termica
• Energia elettrica
• Energia meccanica

L’energia è una proprietà intrinseca di un sistema; calore e lavoro sono mezzi con cui l’energia viene trasferita.

Energia

Capacità di compiere un lavoro, capacità di cambiare lo stato di qualcosa.

Lavoro

Forza x spostamento

Forza: massa x accelerazione

[Lavoro: ogni qualvolta qualcosa si sposta contro una forza contrastante]

Esperimento di Joule (1843)

Joule mostrò che la quantità di calore prodotto era proporzionale alla quantità di lavoro.

Il lavoro eseguito per far ruotare le pale, causa un aumento della temperatura dell’acqua.

Energia liberata dal peso in caduta per un dislivello h: E = m g h

Calore assorbito dall’acqua del calorimetro: q = m c T

La Legge della Conservazione dell’Energia

Non stabilisce in che direzione si trasferisce energia! I due corpi raggiungono la stessa Temperatura (Equilibrio Termico).

Postulato di Clausius

Irreversibilità termica: T1 > T > T2, l’energia fluisce dal corpo più caldo al corpo più freddo.

Il trasferimento di energia mediante riscaldamento si verifica ogni qualvolta due campioni di materia a diversa temperatura sono messi a contatto. Il calore è trasferimento di energia per effetto di una differenza di temperatura.

Capacità termica specifica o Calore specifico di una sostanza

Calore necessario per innalzare di un grado (Celsius o Kelvin) la temperatura di un grammo di sostanza.

C = q / (m ΔT) [J/gK]

Qualche esempio

• Calore specifico dell’acqua: 1,00 cal/g°C = 4,184 J/g°C
• Calore specifico molare dell’acqua: 75,3 J/°C mol
• Calore specifico dell’alluminio: 0,90 J/g°C